土木工程專業課程設計與畢業設計網絡整合模式探討

聶憶華，王齊仁，劉麗芳

(湖南科技大學土木工程學院，湖南湘潭411201)

土木工程專業課程設計與畢業設計網絡整合模式探討

聶憶華，王齊仁，劉麗芳

(湖南科技大學土木工程學院，湖南湘潭411201)

土木工程專業課程設計和畢業設計是專業實踐訓練計劃中兩個非常重要的環節。結合教學實踐，深入分析了現有課程設計和畢業設計實施模式的利弊，結合土木工程實體工程項目的實施特點，提出了2種設計的整合方向:以實體工程為中心，化整為零進行課程設計，再融零為整進行畢業優化設計。該模式實施過程中利用網絡平臺，將有效保障實施的效率和效果。

土木工程;課程設計;畢業設計;網絡整合

土木工程專業是實踐性和應用性較強的專業，試驗(各相關課程試驗)、設計(課程設計與畢業設計)、實習(認識實習、教學實習、生產實習和畢業實習)是其實踐體系的三大組成，其中課程設計和畢業設計是理論聯系實踐的橋梁。通過課程設計和畢業設計的訓練，可培養學生分析和解決工程實際問題的能力與開拓精神，讓學生掌握工程設計的主要理論、方法和程序等［1］。隨著素質教育的深化和高校教育改革的推進，新的培養目標定位為實踐能力強、創新意識強的高素質專業人才，原來的課程設計與畢業設計教學模式已不適應新形勢下培養模式的需求，土木工程專業課程設計與畢業設計模式的改革勢在必行。

信息化、網絡化的發展，為理論教學和時間教學模式的改革提供了先進的工具和手段。基于網絡平臺載體，借助我校“地方高校土木工程專業高素質應用人才培養模式創新實驗區建設”的改革實踐，作者對土木工程專業課設計和畢業設計教學模式進行了深入的剖析，對“設計”環節的網絡整合模式進行了大膽探索和嘗試。

一 現有“設計”模式的利與弊

現有課程設計與畢業設計是兩個不同階段的實踐課程，課程設計主要針對某一門主干課程的重要知識點開展，畢業設計是根據一個實體工程的數據進行完整設計，畢業設計所采用的方法與手段一般在課程設計階段都進行過訓練。嚴格的講，課程設計依附于某一門課程，畢業設計依附于所學的所有專業知識與課程。課程設計是畢業設計的前提和基礎，畢業設計是課程設計的整合與優化，兩者相輔相成，有機結合才能將土木工程專業知識有效融合，理論與實體工程相結合，知識學有所用。但現行的課程設計與畢業設計模式有所不足［2－4］，主要表現在以下幾個方面:

獨立性。現有各門課程設計自成一體，由各位指導教師單獨命題，給出各自的設計資料，未考慮與其它課程設計的連續性、互補性等相互關系，局部獨立性和片面性較強，對整個專業知識的全局性、系統性和整體性認識較差，使學生對工程實踐的整體觀念模糊，知識的應用性片面，不了解每門課程的重要性和相互課程的滲透交叉性，容易養成從局部片面看待工程實際問題，不利于培養全面綜合分析問題的能力。現行的畢業設計也是由各位指導教師單獨命題，一般根據工程實體給出相應的設計題目，與前面的課程設計資料完全不一致，但實際上設計過程中的方法與理論在課程設計中進行了單獨的訓練。所以現行的畢業設計學生工作量大，全部的知識必須重新計算和設計，時間緊張，能夠按照基本要求全部完成就很不錯了，談不上進行必要的優化。

模擬性。為了便于同學們在有限的時間內順利完成相關設計，現有課程設計題目內容多為指導老師模仿工程實際問題簡化而成。缺乏了工程實際的復雜性、可變性，通過給出十分具體的資料、條件和數據，使得設計結果單一，缺乏創造性，不利于發揮學生的想象力和創造性。這樣導致畢業設計過程中的設計困難，不知道如何獲取所必須的材料參數，材料參數的可變性如何判斷與確定，很多時候學生都是根據相近的實體工程擬定所需的材料參數，與真正的實體工程相差較大。

依賴性。目前絕大部分的課程設計都利用商業軟件進行，有了軟件，很多計算工作和繪圖工作簡化了很多，同學們只要擬定參數，計算結果和繪圖結果就出來了，非常方便，大大提高了原有手算和手繪的效率。但方便的同時也帶來一些問題，整個設計結果就依賴軟件的可靠性，作為工程技術人員的培養，學會利用專業軟件是一項必備的能力，但過分依賴軟件，軟件如果存在不足，設計結果相應的就會存在問題，學生只依賴軟件給出的結果，至于結果與真正計算結果的差距，很少有同學能夠弄明白，這樣就缺失了本質教育的內涵。因此我們在課程設計階段應強調理論的推算過程，將手算與軟件算相結合教育，到了畢業設計階段就可以主要進行軟件算，但會調整和優化。

二 設計整合方向

土木工程是一個龐大的系統工程，一個完整的工程項目包括可行性研究、投資決策、招投標、勘測設計、建筑施工、竣工驗收等。一個主體工程流程見圖1所示，各個階段均為不可顛倒的先后順序。

總體上一個完整的工程項目有3條平行的項目類型主線，一是項目規劃與計劃，二是項目實施與使用，三是項目經費概預算等。三條主線相互制約，相互依賴，缺一不可。要對一個完整的工程項目有全面的認識，就必須從這三個方面著手進行設計的整合。

作為土木工程類大學生，從技術層面上，主要應以第二個和第三個主線為研究和掌握知識的重點，在學習與研究這兩個方面知識的同時，應該學會與國家或省部級的政策規劃與計劃相結合，才不至于將所學脫離實際。要掌握好完整的工程項目的技術性知識，除了上好相關理論課外，更重要的就是設計的模擬訓練。如何將零散的課程設計根據工程項目的實際情況有機結合起來，既讓學生掌握該門課程的技術知識，又能讓學生知道該知識在工程項目實際中的應用方法，這是一個值得深入探討的問題。

為了將所學知識與實體工程有機結合，設計整合方向應為:畢業設計相對于整個工程實體，課程設計相對于整個工程實體中的有效模塊組成;總體上以完整的工程實體為目標，化整為零進行課程設計，化(組)零為整進行畢業優化設計。

圖1 工程項目建設基本程序示意圖

三 設計整合模式探討

如何將土木工程專業各研究方向的課程設計按照土木工程時間的建設情況有機組合在一起，讓學生在大學整個學習過程中得到較全面、系統、綜合性較高的專業訓練，畢業時感覺自己能勝任一個完整工程項目任一環節的工作，就達到了專業培養的最終目標［5］。

土木工程專業各“設計”環節的有機整合是實現這一目標的有效方法。即將土木工程專業實體工程根據技術要求和專業課程要求，有效分解為若干個部分，每一個部分即針對一門課程的設計，將課程設計按照一個實體的工程項目有機結合在一起，所有的課程設計都是基于同一工程項目的建設中的相關內容，當所有的課程設計完成時，該工程項目的所有主體技術內容就完成，進行畢業設計時，再將所有進行的課程設計成果有機結合在一起，并進行優化設計，提交最終的設計成果，與實體工程保持一致性。除了實體工程的施工外(這個通過實習環節進行補充，將進行專門研討)，實體工程的主體技術內容及其相互關系與作用，學生在課程設計階段和畢業設計階段都得到了很好的訓練。既兼顧了整體性，又突出了局部技術特性，應為一個相當有效的整合模式。

我校土木工程專業包括建筑工程方向、道路與橋梁方向、巖土與城市地下方向、工程管理等四個方向。現以道路工程方向為例進行整合模式的探討。

四 設計整合實例

利用一個完整的工程實際項目為目標，最好是已經完工了的相關工程項目資料，根據不同專業特點，將完整的工程實際項目根據課程需要，分解成各門課程設計的原始資料，進行不同階段、不同課程設計內容進行，由教研室統一組織，各專業課程老師協同討論，使每個學生的課程設計題目整體化后為一個完整的項目的技術內容分支，有總的目的和任務，分學期分階段完成。學生可以單獨進行，或分為3～5人小組選一個項目進行跟蹤課程設計。在后續課程設計的過程中，可以對前面進行的課程設計方案或措施進行改進。做畢業設計時，只要將所有完成的課程設計有機組合成為一個完整的工程項目的技術文件即可，這個階段，主要從全局出發，不斷改進平時的零散的課程設計，使之更加技術上可行，經濟上可行的目標進行優化，這樣學生就能對一個專業的技術知識有了一個全局的把握。

以道路工程專業方向的學生為例，在大學期間，主要進行的專業課程的課程設計有公路勘測設計課程設計、基礎工程課程設計、路基工程課程設計、路面工程課程設計、道路施工機械與組織課程設計、公路工程概預算課程設計等。根據實體工程部分，將設計內容部分分為3大塊:勘測選線、結構設計、經濟評價。3大塊內容所對應的實際工程項目階段與對應的專業課程及課程設計見圖2所示。畢業設計階段，將3大塊的內容進行有機整合，即將所有課程設計內容進行有機整合，并進行整體優化設計，便得到了與實體工程基本一致的設計方案，甚至更優的設計方案。

圖2 道路工程專業工程實體與專業課程設計對應關系

通過將實體工程的化整為零進行課程設計，和化零為整進行畢業設計，讓學生切實體會到課程設計的特點，以及在整個工程實體中的地位與作用，同時也體會到了畢業設計的重要性，學會了將零散知識有機組合，并根據技術經濟指標進行有效優化的概念。

設計題目的一體化(所有課程設計題目及內容均附屬于一個畢業設計題目及內容，畢業設計題目及內容來源于已完成的工程實體項目)，一方面有利于增進各專業課教師之間的相互合作交流，及時進行教學改革;另一方面，有利于學生進行較系統的訓練，把專業課學習融為一體，同時也激發了學生們學習專業知識的興趣，提高學生專業綜合運用能力，工程實踐能力。

五 網絡整合模式探討

課程設計與畢業設計的整合，從時間上貫穿大二﹑大三﹑大四的多門課程，前一門交上來的課程設計成品作為條件進行下一門課程設計，所有課程設計完成后，方便所有設計成果的匯總與優化進行畢業設計。所有課程設計資料的保存不是一般意義上的存檔，要方便學生取用和改進。學生可以查閱自己在之前的設計成果、遇到的問題，形成再學習﹑再認識提高的工程意識。以往傳統的僅有紙質資料存檔方式就顯示出不足:一是資料容易破損和丟失;二是資料的改進和優化工作量大。為了有效的進行設計整合，必須提高資料存檔與取用的有效性。

電腦與網絡的普及為我們提供了一個高級的資料存儲和再利用的工具和平臺，我們可以利用網絡平臺，將課程設計和畢業設計綜合體系建立單獨的學習網站，將畢業設計與各門課程設計的整體性與獨立性有機體現［6－7］。

制作網站，需提供畢業設計說明，畢業設計相關的實體工程概況，相關課程設計說明，課程設計的所在層次，個人已有設計歷史資料與設計狀態記錄，資料的更新與保存、規范資料的查閱、便捷的資源導航等內容。使學生對整個課程設計與畢業設計系統一目了然，引導學生進行有效的學習。學習成果采取網上提交和紙質提交兩種方式，保證設計資料的萬無一失與有效性，同時也方便教師給予各門課程的成績。

六 結 語

土木工程專業設計題目一體化，通過化整為零進行課程設計，化零為整進行畢業優化設計;利用網絡為整合平臺，提高了學生的學習積極性與創新性，提升了學生獨立思考、大量查閱資料與分析應用資料的能力，實現課程設計和畢業設計的有效整合。讓學生在學習過程中，時刻提醒自己所學知識在工程應用中的條件和要點，各門專業課程相互交叉和滲透、在時間和空間上的有效拓展，方便了不同層次學生的設計工作，有利于培養學生的專業思路和工程素養，確保設計環節的教學效果。

［1］祝彥知，潘洪科，張春麗．土木工程課程設計與畢業設計模式探索［J］．高等建筑教育，2009，18(4):109－112．

［2］李永梅．土木工程專業課程設計的教學改革探索與實踐［J］．土木建筑教育改革理論與實踐，2008，6(10):351－353．

［3］孫德發，趙全振，江 平．土木工程畢業設計教學改革研究與實踐［J］．高等建筑教育，2009，18(1):98－100．

［4］陸 剛，孫宇博，盧明銀，等．工業工程本科畢業設計與創新型人才培養［J］．工業工程，2010，13(2):125－128．

［5］肖 鵬，李琮琦，康愛紅．基于系列化模式的土木工程專業課程設計教學改革［J］．高等建筑教育，2010，19(5):128－131．

［6］蘇達跟，張志杰，鐘明峰．以學為中心的網絡課程設計［J］．實踐探索，2007．11(上):49 －51．

［7］李 康．網絡課程的含義及其教學設計的問題［J］．中國遠程教育，2006(9):46－49．

(責任編校 謝宜辰)

G642．477

A

1674－5884(2012)01－0096－03

2011－11－04

湖南省教育廳資助項目(G21113);國家教育部高教司創新試驗區課題

聶憶華(1979－)，女，湖北漢川人，副教授，博士，主要從事道路工程研究。